ВВЕДЕНИЕ
1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 5
1.1 Области применения бутадиена 5
1.2 Методы получения бутадиена-1,3. Выбор оптимального метода 7
1.2.1 Основные методы получения бутадиена-1,3 7
1.2.4 Дегидрирование н-бутана до бутадиена-1,3 10
1.2.5 Выделение бутадиена из С4 - фракций пиролиза нефти 14
1.3 Физико-химические основы выбранного метода 16
1.4 Катализаторы дегидрирования 19
1.5 Патентная часть 22
1.6 Предлагаемое техническое решение 28
2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 30
2.1 Характеристика сырья и готового продукта 30
2.2 Аналитический контроль производства бутадиена-1,3 34
2.3 Описание технологической схемы процесса 37
2.4 Описание основного аппарата технологической схемы 39
3 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 41
3.1 Материальный баланс действующей установки 41
3.2 Теловой баланс действующей установки 45
3.3 Материальный баланс проектной установки 50
3.4 Тепловой баланс проектной установки 52
4 БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА 54
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 56
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 57
ООО «СИБУР Тобольск» — масштабное предприятие по переработке углеводородного сырья и выпуску полимеров, входящее в состав крупнейшего холдинга в Российской Федерации «СИБУР Холдинг». Стабильное развитие компании обеспечивает наличие собственной сырьевой базы.
Предприятие «СИБУР Тобольск» производит: полипропилен, сжиженные газы (пропан, изобутан, н-бутан), легковоспламеняющиеся жидкости (изопентан, н-пентан, гексан), мономеры (бутадиен и изобутилен), а также метил-трет-бутиловый эфир.
Одним из самых востребованных продуктов, производимых на предприятии «СИБУР Тобольск», считается бутадиен -1,3 (дивинил), который является мономером для производства синтетических каучуков, хлоропрена, термоэластопластов и латексов. По данным Ассоциации «Синтезкаучук», в Тобольске производится порядка 40 процентов российского бутадиена в год. Тобольский бутадиен поставляется на Красноярский ЗСК, «Пластик» (г. Узловая), «Воронежсинтезкаучук», АО «Ефремовский завод СК» [1].
Целью бакалаврской работы является - оптимизация процесса производства бутадиена одностадийным дегидрированием н-бутана на усовершенствованном, модифицированном алюмохромовом катализаторе .
Задачи бакалаврской работы:
• Провести патентный поиск по катализаторам дегидрирования углеводородов;
• Рассчитать материальный и тепловой балансы действующей и предлагаемой установки в присутствии выбранных катализаторов;
• Представить принципиальную технологическую схему в присутствии предлагаемого катализатора.
В данной бакалаврской работе рассмотрен процесс одностадийного дегидрирования н-бутана под вакуумом до бутадиена-1,3.
Представлены сравнительные характеристики катализатора Гудри и предлагаемого модифицированного катализатора.
Приведен полный расчет материального и теплового баланса процесса одностадийного дегидрирования.
Приведены характеристики исходного сырья и готовой продукции, а также аналитический контроль производства.
Представлена характеристика производства по взрыво- и пожароопасности.
1. Интернет ресурсhttps://www.sibur.ru/siburtobolsk/press-center/news/proizvodstvo_butadiena_tobolsk_neftekhima_sibur_otmetilo_svoe_25_letie/
2. Лебедев Н.Н. Химия и технология основного и нефтехимического синтеза: Учебник для вузов. - 4-е изд. - М.: Химия, 1988. - 592 с.
3. Капкин В.Д., Савинецкая Г.А., Чапурин В.И. Технология органического синтеза: Учебник для техникумов. - М.: Химия, 1987. - 400 с.
4. Кирпичников П.А., Береснев В.В., Попова Л.М. Альбом технологических схем основных производств промышленности синтети¬ческого каучука : учебное пособие для вузов. - 2-е изд., перераб. - Л.: Химия, 1986. - 224 с.
5. Интернет ресурс:http://www.newchemistry.ru/letter.php?n_id=700
6. Аверко-Антонович, Л. А., Химия и технология синтетического каучука: учебник для вузов. - М.: Колосс, 2008.- 357с.
7. Тюряев И.Я. Физико-химические основы получения дивинила из бутана и бутилена. - Л.: Химия, 1966. -180с.
8. ГОСТ Р 55066-2012. Бутадиен-1,3. Технические условия.
9. Потехин В.М., Потехин В.В. Основы теории химических процессов технологии органических веществ и нефтепереработки. - СПб.: Химиздат, 2005. - 912с.
10. ГОСТ 20448-90. Фракция нормального бутана.
11. Башкатов Т.В. Жигалин Я.Л. Технология синтетических каучуков: Учебник для техникумов. - 2-е изд., перераб. - Л.: Химия, 1987. - 360 с.
12. Интернет ресурс ЬИ^://ги^1к1реб1а.огд^1к1/Бутан_(вещество)
13. Способ получения бутадиена-1,3. Патент РФ №: 2082708, МПК:
C07C5/333, C07C11/167,опубл. 27.06.1997.
14. Способ каталитического дегидрирования углеводородов. Патент РФ №:
2178399, МПК:C07C5/333, C07C11/00,опубл. 20.01.2002.
15. Способ приготовления алюмохромового катализатора для дегидрирования углеводородов. Патент РФ №: 2026110, МПК: B01J37/16, B01J23/26, опубл. 09.01.1995.
16. Катализатор для одностадийного дегидрирования н-бутана и способ его получения. Патент РФ №: 670324, МПК:B01J 21/04,B01J 23/02, B01J 31/18, опубл. 30.06.1975.
17. Усовершенствованный процесс дегидрирования. Патент РФ №: 2428250, МПК:B01J23/26, B01J23/00, B01J21/04, C07C5/333,опубл. 02.09.2005.
18. Катализатор дегидрирования С4-С5 парафиновых углеводородов. Патент РФ №: 2538960, МПК: C07C5/333, B01J35/10, B01J23/26 B01J23/04, B01J21/12, опубл. 10.01.2015.
19. Songbo H.E, Jingqiu L.I. Metals modification of the paraffin dehydrogenation catalyst regenerated by coke combustion. //Applied Catalysis. - 2016. - V.513. - № 5 - P. 82-88.
20. David Jackson S. Dehydrogenation of л-butane over vanadia catalysts sup-ported on ^-alumina. // Journal of catalysis. - 2007.- V. 251.-№1- P. 59-68
21. Бабенко В.С., Пахомов Н.А., Буянов Р.А. Изучение термостабильности алюмохромовых катализаторов для процесса одностадийного дегидрирования н-бутана. // Катализ в промышленности. - 2009. - №1.-С.13-19.
22. Пахомов Н.А., Тихов С.Ф., Беспалко Ю.Н. и др. Катализатор дегидрирования низших С3-С4 парафинов в стационарном слое на новом алюмооксидном керамометаллическом носителе. // Мембраны. - 2006. - №1. - С. 38-42.
23. Paal Z. A new classification of metal catalysts in skeletal reactions of hydro-carbons. // Nature -2007. -V. 267 - № 5608 - P. 234-236.
24. Douglas P., Solowey M. A new and selective cycle for dehydrogenation of linear and cyclic alkanes under mild conditions using a base metal. // Nature Chemistry-2017. - V. 194 - № 1126-P.113-120.
25. Юкельсон И. И. Технология основного органического синтеза.-М.: Химия, 1968. - 848с.
26. Тимофеев, В.С. Принципы технологии основного органического и нефтехимического синтеза: Учеб. пособие для вузов / В.С. Тимофеев, Л.А. Серафимов. -2-е изд., перераб.- М.: Высш. шк., 2003.- 536с.
27. Кутепов, А.М. Общая химическая технология: учеб. для вузов / А.М. Кутепов, Т.И. Бондарева, М.Г. Беренгартен. - 3-е изд., перераб. - М.: Академкнига, 2005. - 528 с.
28. Trong On D. Perspectives in catalytic applications of mesostructured materials / Trong On D., Desplantier-Giscard D., Danumah C., Kaliaguine S. // Ap¬plied Catalysis A: General - 2001. - V. 222 - № 1-2 - P.299-357.
29. Платэ Н.А., Сливинский Е.В. Основы химии и технологии мономеров: учеб. пособие - М.: Наука, 2002. - 696с.
30. Гутник, С.П. Расчеты по технологии органического синтеза/ С.П. Гутник. - М: Химия, 1988. - 272 с.
31. Касаткин, А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии/ А.Г. Касаткин. 13-е изд.- М.: Альянс, 2006. - 750 с.
32. Способ разделения контактного газа дегидрирования бутанбутиленовых смесей. Патент РФ №: 2072343, МПК: C07C7/08, C07C7/04, C07C11/167, опубл. 27.01.1997
33. Баратов А.Н. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения: справочное издание. - М.: Химия, 1990. - 496с.
34. Литвинова Г. Ж., Ошеров С. Б., Вогман А.П. Свойства вредных и опасных веществ, обращающихся в нефтегазовом комплексе: Справочник. - Воронеж: ДОАО «Газпроектинжиниринг», 2005. — 358 с.